循环水管道材质选取

循环水管道材质选取

胡文晓

1.概述

内蒙古某工程建设2×660MW超超临界、间接空冷燃煤机组。主机循环水管道公称直径为DN2800；输送介质为除盐水，水温为0～55℃，工作压力为45m；管道采用直埋敷设。本工程场地地基土对钢结构具有弱～中等腐蚀性。

2循环水管道管材比较

循环水管道是厂区主要的工艺管道系统。系统设计的是否合理，直接关系到机组的安全经济运行。管材的选择是决定系统优劣的重要因素之一。

对循环水管道采用“焊接钢管（即SP）”和“预应力钢套筒混凝土管（即PCCP）”方案进行比较。

2.1焊接钢管（即SP管）方案

钢管（SP管）应用历史久，范围广，是一种常用的管材，在发电厂循环供水系统中普遍采用。钢管（SP管）在制作、运输、安装方面相对方便，其特点是适应性强，承受内压高，管道接口采用焊接，其接口质量有可靠的保证，不会发生泄漏。缺点是不易承受较大的外荷载，防腐处理费用高，如果防腐质量差，其使用寿命将不如其它管材。

2.1.1管道规格

管道规格DN2800×16，刚性环采用16号槽钢，间距2.0m，材质均为Q235。管道连接方式采用焊接。

2.1.2防腐措施

为防止腐蚀，钢管的外壁均应做防腐层（管内介质为除盐水）。

管道外壁除锈采用喷砂或人工打磨。机械除锈标准不低于Sa2.5级，人工除锈(包括使用机械工具)标准不低于St3级。

防腐涂料及等级采用厚浆型环氧煤沥青特加强级，防腐结构为：底漆-面漆-面漆-玻璃布-面漆-面漆-玻璃布-面漆-面漆，干膜厚度不低于0.60mm。

2.1.3基础处理

根据本工程所处的地质条件，管道基础需特殊处理，首先在管底及上部设300mm厚3：7灰土垫层，其上部再铺设200mm厚的级配砂石层，安放管道后，再用级配砂石回填至管顶以下0.8m处，而后用土回填。

2.2预应力钢套筒混凝土管（即PCCP管）方案

PCCP管是我国在引进美国技术和关键设备的基础上，开发的新一代预应力混凝土压力管。在发电厂循环供水系统和大型输水工程中有比较广泛的应用。

2.2.1PCCP管的构造

PCCP由嵌埋薄壁钢筒的管芯，缠在管芯外的预应力钢丝和钢丝外的水泥砂浆保护层组成，管道两端分别焊有钢制承口圈和插口圈，这种管道结合了钢管和预应力混凝土管的优点，具有良好的抗压，防腐蚀和抗渗性能。

2.2.2PCCP管的连接方式

PCCP的连接方式为承插口柔性连接，接头采用滑动橡胶圈密封，在管线转角部位采用带限制承插口的钢筒混凝土弯头，使用限制接头与相邻管道连接，以抵抗管道轴向推力。

2.2.3PCCP管及接头防腐

PCCP及管件内防腐为喷涂环氧树脂类涂料，厚度不低于150μm，外防腐均为喷涂环氧煤沥青，厚度不低于200μm，以上防腐工序由PCCP管道生产厂家完成。

管道安装后，管道接头需在现场进行防腐，采用1:1.5～2水泥砂浆对管道接头部位和钢承插口进行灌浆处理，其工序按照生产厂家的要求进行。

2.2.4基础处理

基础处理类似SP管。

2.2.5PCCP管安装

（1）管道安装前应对管道，管件橡胶圈等进行质量检查验收，符合产品标准的方可使用。

（2）管道下入管槽时，不得与其他物体相互碰撞，要防止损坏接头、钢圈和橡胶圈。

（3）管道安装时，应将管节的中心及高程逐节调整正确，安装后的管节应进行复测，合格后方可进行下一步工序的施工，以防止偏差的累计。

（4）管道承插口连接后应在外部灌注水泥砂浆，内部填充KY-3弹性胶的方式加强对接头钢构件的防腐保护。填充的质量应保证不脱落，并做到表面平滑。

（5）对管道两侧和管顶以上500mm范围内的回填土，必须对称填筑分层夯实并应采用轻夯，不得使用重锤或大型机械夯实！回填土至管顶800～1000mm后，才允许土方机械跨越上部作业（对于大型机械的重压应对管体承载能力进行复核）。

2.2.6PCCP管水压试验

（1）管道的工作压力为0.45MPa，试验压力为0.675MPa。

（2）管道安装过程中应先对接头逐个试压，只有接头水压检验合格后才能安装下一节管道。在进行分段或全线水压试验前，应将试验段的管道两侧至管顶500mm内按要求回填分层夯实；管线的镇墩与锚固结构等达到要求后才能进行试验，以防止管线位移或变形。

（3）管道的试压采用水压试验法，试验管段进行充水时应排气，试压管段灌满水后，宜在不大于0.30MPa的条件下充分浸泡72h后再进行试压。

（4）管道严密性试验采用注水法或放水法进行，试验时不得有漏水现象，并且实测渗水量小于或等于允许渗水量时为合格。

（5）水压升至试验压力后，保持恒压10min，检查接口、管身当无破损及漏水现象时，试验为合格。

（6）冬期进行管道水压试验时，应采取防冻措施，试验完毕后应及时放水。

2.2.7PCCP管存在的主要问题

通过以上分析和工程实践，PCCP管与SP管相比有节省钢材、防腐性能好、投资少、使用寿命长等优点，但也存在以下不容忽视的缺点：

（1）PCCP管生产工艺复杂，在生产过程中，应对各个环节做到有效控制，否则将不能保证质量；

（2）PCCP管施工安装要求严格，工序复杂，且不容易控制，在安装PCCP管时，必须按以上程序进行，不能有任何疏忽，安装、试验如果出现问题，就会留下隐患；

（3）根据工程实践，PCCP管最易出现问题的部位是管道接口处，因管道接口多，覆土后发生泄漏，不易检查，不易维修处理，特别是对大口径的PCCP管更是如此。曾有工程的PCCP管使用过程中，均发生了接头泄漏问题。问题的共同特征是承口和插口不能协同工作、密封圈错位、基础的不均匀沉降及PCCP和SP连接处SP刚度不足等。

（5）因厂区循环水管道管线短，但管件（弯头、三通、变径管等）数量和种类多，基本都是非标产品，故增加了制造、安装的难度和费用，且增加了渗漏的几率。

2.3SP管与PCCP管比较

2.3.1使用寿命

因SP管材质为Q235，在自然条件下易于腐蚀，故使用寿命受到了一定的限制，但在采取防腐措施后，也能达到较长的使用年限。

PCCP管在不需增加特殊防腐措施的条件下，由于混凝土和砂提供了弱碱性环境，对管材内的钢材具有保护作用。管外部的砂浆保护层可以对预应力钢丝起到良好的保护作用，耐久性非常好，适应各种工作条件下长期使用，一般寿命在50年以上。

2.3.2防腐措施

SP管需要外防腐。外壁在防腐前需要进行比较复杂的表面处理。管道外部均需采用环氧煤沥青特加强级防腐，涂层结构及要求比PCCP高，且现场防腐施工要求严格。

PCCP管由于内外混凝土对钢管和钢丝有良好的保护作用，故内外防腐要求相对简单，防腐费用低。

2.3.3地基要求

SP管与PCCP管均需级配砂石换填。

2.3.4施工机具

SP管单根重量比较轻，起重设备要求比PCCP管低，普通起重设备能够满足要求。

PCCP管单根重量比钢管重，起重设备要求比SP管高，但普通起重设备能够满足要求。

2.3.5生产运输

SP管的制作在现场或工厂完成。一般情况下在现场制作，这样可省去运输。

PCCP管的制作在工厂完成，成品需运输至现场。

2.3.6现场施工

SP管焊接工作量大。接口的焊接、检验要求较高。

PCCP管的安装比较复杂，承插口连接，接头内外部灌浆，接口打压检验，但焊接工作量小。

2.3.7工程投资

SP管道主要包括管道、刚性环和防腐3部分。

PCCP直管价格较低，管件价格较高。管道总长度越大，管件所占比例越小。故总投资高20%。

2.3.8管件加工

SP管件易于加工和安装，焊接质量可靠。

PCCP管件（弯头、三通、变径管等）数量和种类多，基本都是非标产品，故增加了制造、安装的难度和费用，承插口接头多，增加了渗漏的几率。

3结论

综上，SP管和PCCP管方案各有优缺点，但PCCP管比SP管造价高20%，尽管PCCP管具有防腐优势，但考虑到采用PCCP管有发生泄漏的隐患，又注意到本工程位于寒冷地区，施工条件差，安装质量不易控制，管道口径大，管道埋设深等特点，管件（弯头、三通、变径管等）数量和种类多，基本都是非标产品，故增加了制造、安装的难度和费用，承插口接头多，增加了渗漏的几率，且投资较高。故本工程主机循环水管道管材建议采用钢管（SP管）。